CN204753674U - 适用于水下礁石清除的破碎系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种适用于水下礁石清除的破碎系统，其包括钻孔设备和锤击设备，所述钻孔设备包括用于水下预钻孔以破坏礁石完整性的钻机、钻孔船和第一GPS定位系统，钻孔船运送和承载所述钻机，第一GPS定位系统安装在钻孔船船体上，用于钻孔船船体的定位及钻孔位置的定位；所述锤击设备包括用于将礁石锤击破碎的重锤、回转吊机、锤击船和第二GPS定位系统，回转吊机安装在锤击船上，重锤由钢丝绳吊挂于回转吊机下方，第二GPS定位系统安装在锤击船船体上，用于锤击船船体的定位及锤击位置的定位。本实用新型的水下礁石破碎系统能保障作业人员的人身安全和邻近建筑物的安全，且施工成本和效率可控，适用于各种礁岩，且其施工水域可深可浅。

Description

适用于水下礁石清除的破碎系统

技术领域

本实用新型属于水运工程施工技术领域，具体地说，是一种对水下礁石进行高效破碎且安全、环保的系统。

背景技术

航道整治或港口码头建设工程中，为满足工程施工和水工结构运营需要，经常要对水下礁石进行清除。

目前，水下礁石清除主要采用水下爆破系统，该系统因其操作简单、快捷高效，而获得了大量的推广应用。然而，水下爆破不仅会产生巨大爆破振动、冲击振动和触地振动，还会产生水击波、爆破涌浪等危险源，会对施工人员、施工船舶、海中生物以及陆上临近的建筑物和居民造成较大的安全威胁，特别是临近已建成码头结构清礁时，容易造成码头前沿基床或者桩基破坏；同时爆破也会造成附近海域水源污染，破坏周边生态环境，影响社会和自然和谐，可持续性不足。因此，对安全环保有特别要求的水下礁石清除工程不能采取水下爆破系统，而为了社会环境的可持续发展，水下爆破碎礁系统也将逐渐退出清礁工程。

此外，国内外水下礁石破碎还有振动凿岩碎礁系统或重锤碎礁系统。振动凿岩碎礁系统所需成本昂贵，且其只适用于水深较浅区域施工。重锤碎礁系统对于硬度大的岩石如微风化花岗岩，需要反复锤击才能使岩石破碎，施工效率较低，施工周期长。

因此，迫切需要一种安全、高效、环保的水下礁石破碎系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决目前水下礁石破碎存在的问题，提供一种安全、高效、环保的水下礁石破碎系统。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用了以下技术方案：适用于水下礁石清除的破碎系统，其包括钻孔设备和锤击设备，所述钻孔设备包括用于水下预钻孔以破坏礁石完整性的钻机、钻孔船和第一GPS定位系统，钻孔船运送和承载所述钻机，第一GPS定位系统安装在钻孔船船体上，用于钻孔船船体的定位及钻孔位置的定位；所述锤击设备包括用于将礁石锤击破碎的重锤、回转吊机、锤击船和第二GPS定位系统，回转吊机安装在锤击船上，重锤由钢丝绳吊挂于回转吊机下方，第二GPS定位系统安装在锤击船船体上，用于锤击船船体的定位及锤击位置的定位。

钻孔船面板上设置有供钻机移动的行走轨道。

所述钻机包含主机、钻头、钻杆、冲击器、定位架和行走轮，钻头安装在钻杆底部，钻杆与冲击器相连，主机底部安装有行走轮，定位架用于固定主机。

具体地来说，钻孔船船体的前、后、左、右各设置有一个GPS定位接收器，所述定位架顶部安装有一个GPS定位接收器。

锤击船船体的前、后、左、右各设置有一个GPS定位接收器，回转吊机吊臂顶端安装有一个GPS定位接收器。

所述重锤锤尖为楔形，利用重锤重量和楔形底部高效碎礁。

所述重锤锤身为柱形。

本实用新型的水下礁石破碎系统，通过GPS系统定位，先用钻孔设备通过水下预钻孔破坏礁石完整性，然后再用锤击设备将礁石破碎，先钻后锤，高效清除水下礁石。本系统能保障作业人员的人身安全和邻近建筑物的安全，并且施工成本和效率可控，适用于强、中、微风化等各种礁岩，且其施工水域可深可浅。具体来说具有如下主要优势：

(1)安全有保障。本实用新型避免了采用水下爆破系统，消除使用火工带来的风险，提高施工人员的人身安全感，避免爆破作业对邻近建筑物(码头、桥梁等)的影响，因此安全有保障；

(2)施工效率高。通过对礁石进行钻孔预裂，破坏岩石的完整性，形成多临空面，提高碎礁效率；经过特殊设计的斧头式重锤水下锤击，提升锤击破岩效果，加快施工进度，提升施工效率；

(3)环保效果好。避免了爆破施工，可以减少对水域中自然生物的影响，环保安全，可持续性好；

(4)适用范围广：本实用新型适用于清除强、中、微风化等各种礁石，且碎礁施工受水深影响较小；

此外，本实用新型设备组装简易，施工过程受外界干扰少，施工工期以及成本可控。

附图说明

图1为使用本实用新型的施工流程图。

图2为钻孔设备示意图。

图3为重锤设备示意图。

图4a为柱形重锤的结构示意图。

图4b为斧头形重锤的结构示意图。

其中，钻孔船1、钻机2、轨道3、行走轮4、钻头5、钻杆6、冲击器7、定位架8、主机9、锤击船10、回转吊机11、钢丝绳12、重锤13、礁石100。

具体实施方式

应理解，本说明书中的上、下、左、右、向上、向下、向左、向右等方向性术语是针对附图中所示的方位的描述，这些方位并不是限制性的。如果没有特定说明，本文中的术语向内、向外、内、外、内侧、外侧是指相对于部件中心的范围，例如以电机轴线作为参照，内和内侧指更靠近或指向电机轴线的位置或取向，外和外侧是指更远离电机中心部位。此外，术语水平、竖起、悬垂等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而允许可以稍微倾斜。如水平仅是指其方向相对竖直而言更加水平，并不是表示该结构要完全水平，而是可以稍微倾斜。

本实用新型的适用于水下礁石清除的破碎系统包括如图2所示的钻孔设备和如图3所示的锤击设备。

如图2所示，钻孔设备包括钻孔船1、用于水下预钻孔以破坏礁石完整性的钻机2、和第一GPS定位系统(图中未示出)。钻孔船1用于运送和承载钻机2，第一GPS定位系统安装在钻孔船船体上，4个定位接收器在船头、船尾和船左右两侧，用于钻孔船船体的位置调整和姿态控制，一个钻孔船上可以根据需要安装1‐2台钻机，每台钻机定位架顶部安装一个GPS定位接收器，用于准确定位钻孔位置的坐标。钻孔船主要起到海上作业平台的作用，一方面要求能够精确定位，使钻机能够快速定位，找准目标钻孔点进行钻孔作业；另一方面要求能够保持一定的稳定性，能够有一定的抵抗风浪能力，不至于因为稳定性差导致影响钻机钻孔预裂的效率，甚至造成钻机断杆。轨道采用市场上普通的钢轨，行走轮是与钢轨配套的小车轮。

钻孔船面板上设置有供钻机移动的轨道3。钻机2包含主机9、钻头5、钻杆6、冲击器7、定位架8和行走轮4。钻头5安装在钻杆6底部，钻杆6与冲击器7相连。主机9底部安装有行走轮4，定位架8用于固定主机9，使之不能移动。钻头5和冲击器7潜入孔底进行钻孔作业，随着孔深的增加，冲击器和钻头又同时在钻机的回转、推进机构的作用下实现推进动作。

如图3所示，锤击设备包括用于将礁石锤击破碎的重锤13、回转吊机11、锤击船10和第二GPS定位系统。回转吊机11安装在锤击船10上，重锤13由钢丝绳12吊挂于回转吊机11下方，第二GPS定位系统安装在锤击船船体上，4个定位接收器在船头、船尾和船左右两侧，用于锤击船船体的位置调整和姿态控制。回转吊机的型号根据重锤的重量选择，满足起吊重锤的需要。锤击船具备自航能力，能够在作业海域风浪的作用下保持稳定，一艘锤击船上安装一台回转吊机，回转吊机吊臂顶端安装一个GPS定位接收器，用于准确定位锤击位置的坐标。

如图4a所示，所述重锤锤尖为楔形，锤身为柱形。如图4b所示，为本实用新型所采用的另一种重锤，其锤尖为楔形，锤身为斧头形。重锤的大小根据岩层的强度分类，主要有微风化、中风化和强风化三种。

使用本实用新型的破碎系统可以根据施工需要设置多套钻孔设备和多套锤击设备，通过GPS系统定位，先用钻孔设备通过水下预钻孔操作破坏礁石完整性，然后再用锤击设备将礁石破碎，先钻后锤，高效清除水下礁石。

如图1所示，利用本实用新型专利破碎水下礁石时包括以下步骤：

1、根据国家坐标和高程控制系统，建立施工海域的坐标系统，根据礁岩强度和分布情况，布设钻孔间距和钻孔深度，并确定钻孔点的坐标，并将坐标导入施工坐标控制系统。

2、移动钻孔船进入作业海域，根据坐标控制系统控制钻孔船进行定位和抛锚。

3、钻孔船就位后，将钻机安装在钻孔船的行走轨道上，通过施工坐标控制系统，调整钻机位置。钻机就位后，采用锁定装置，将钻机锁定在轨道上，准备进行钻孔施工。

4、启动钻机，开始礁石预裂钻孔作业。钻机过程采用冲击与回转相结合，冲击作用为主，回转作用为辅，有效提高钻进的效率。钻进过程中，启动高风压空压机，通过高压空气清除套管内的泥砂和残渣，保证钻孔深度和质量。

5、一个孔钻进完毕后，停止钻机运转，收起钻杆和钻头，停止空压机送风。打开锁定装置，通过施工坐标控制系统，调整钻机移动至下一个钻孔位置，锁定钻机，开动钻机和空压机进行下一个钻孔作业。循环上述过程，直至完成钻孔船一次移位能够施工的所有钻孔。

6、完成钻孔船一次移位所有钻孔以后，起锚，通过施工坐标定位系统将钻孔船移动至下一个施工位置，抛锚定位。开始循环钻孔作业，钻孔作业完毕后，再次移动钻孔船，开始下一个作业循环，直至完成所有钻孔预裂作业。

7、钻孔预裂完成后，移走钻孔船，然后移动冲击船进入作业海域，根据坐标控制系统控制冲击船进行定位和抛锚。

8、将重锤通过吊具及钢丝绳和吊机相连。

9、根据预先编制的锤击点布置图，通过施工坐标定位系统对重锤锤击点进行定位。

10、重锤定位完成后，把重锤吊至一定的高度后，松开制动离合器，使重锤从高处自由落下对岩面进行冲击，使岩石碎裂。

11、当完成一个船位的碎礁施工后，将冲击船移位至下一个船位进行作业，循环作业，直至完成作业海域的碎礁工作。

本实用新型包括但并不限于上述实施例及附图所示的内容，其它一切与本实用新型的技术方案具有相同实质性内容的产品结构均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.适用于水下礁石清除的破碎系统，其特征在于：包括钻孔设备和锤击设备，

所述钻孔设备包括用于水下预钻孔以破坏礁石完整性的钻机、钻孔船和第一GPS定位系统，钻孔船运送和承载所述钻机，第一GPS定位系统安装在钻孔船船体上，用于钻孔船船体的定位及钻孔位置的定位；

所述锤击设备包括用于将礁石锤击破碎的重锤、回转吊机、锤击船和第二GPS定位系统，回转吊机安装在锤击船上，重锤由钢丝绳吊挂于回转吊机下方，第二GPS定位系统安装在锤击船船体上，用于锤击船船体的定位及锤击位置的定位。

2.根据权利要求1所述的适用于水下礁石清除的破碎系统，其特征在于：钻孔船面板上设置有供钻机移动的行走轨道。

3.根据权利要求2所述的适用于水下礁石清除的破碎系统，其特征在于：所述钻机包含主机、钻头、钻杆、冲击器、定位架和行走轮，钻头安装在钻杆底部，钻杆与冲击器相连，主机底部安装有行走轮，定位架用于固定主机。

4.根据权利要求3所述的适用于水下礁石清除的破碎系统，其特征在于：钻孔船船体的前、后、左、右各设置有一个GPS定位接收器，所述定位架顶部安装有一个GPS定位接收器。

5.根据权利要求1所述的适用于水下礁石清除的破碎系统，其特征在于：锤击船船体的前、后、左、右各设置有一个GPS定位接收器，回转吊机吊臂顶端安装有一个GPS定位接收器。

6.根据权利要求1所述的适用于水下礁石清除的破碎系统，其特征在于：所述重锤锤尖为楔形。

7.根据权利要求1或6所述的适用于水下礁石清除的破碎系统，其特征在于：所述重锤锤身为柱形。